不同手性单壁碳纳米管分离及其场效应晶体管性能研究

高纯度的单手性单壁碳纳米管对于下一代碳基电子器件的发展具有重要意义。利用聚[(9,9-二辛基芴-2,7-二基)-共-联吡啶](PFO-BPy)、聚(9,9－二辛基芴－2,7－二基)(PFO)和聚(9,9－二辛基芴－共苯并噻二唑)(PFO-BT)三种聚合物在有机相中分别分选出(6,5),(7,5)和(10,5)三种手性单壁碳纳米管,具有较高纯度以及浓度,并去除了超过99%的残留分散剂。使用上述溶液沉积获得高均匀性和高密度的碳纳米管薄膜,以此作为器件沟道材料,制备了手性单壁碳纳米管场效应晶体管阵列。结果显示,大直径的(10,5)手性碳纳米管晶体管器件具有较好的电学性能,其迁移率最高达16cm²·V-1·s-1,开关比达10⁷。     

基于芴类寡聚物的蓝光聚合物光纤放大器

利用在POFs中掺杂一系列的芴类寡聚物,包括3-,5-（9,9-二辛基芴）和7-（9,9-二己基芴）,我们制作了工作在440～480nm的聚合物光纤（POF）放大器。纯寡聚芴类的增益性质证明增益系数量级在250dB／cm,放大自发辐射阈值在1～8μJ／cm^2,大大低于其他芴类增益介质。掺杂低聚物PMMA薄膜的光学和形态特性显示,低聚物在PMMA中高度孤立。利用适当的预制棒拉纤技术和掺杂寡聚芴类拉制的POFs的光学和增益性质测试表明。掺杂的2mmPOF增益值为0．07dB量级．寡聚芴类在POFs中高度孤立,为用于光学增益开关铺平了道路。     

D-π-A型噁二唑衍生物多光子吸收和多光子荧光特性研究

研究了不对称型有机分子[4-(2-{4[5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑2]苯基}-乙烯基)-苯基]-二苯胺的多光子吸收及其荧光特性.该分子具有典型的D-π-A型推拉电子结构,三苯胺基团作为给电子基通过苯乙烯共轭链桥接到吸电子基1,3,4-噁二唑基团.在远离线性吸收区的800～1 570 nm波长范围内,实验结果表明该化合物分子具有明显的双光子吸收、三光子吸收性质和较强的频率上转换荧光.根据非线性透过率法测得该化合物在800 nm的双光子吸收系数为3.95 cm/GW,在1 255 nm的三光子吸收系数为3×10-5cm3/GW2.     

全反式A-D-A共轭化合物在飞秒激光下的双光子吸收性能

设计并合成了全反式A-D-A(acceptor-donor-a cceptor)共轭化合物(Ⅰ)(E,E)-2,2′-[(2,5-二甲氧基-1,4-亚苯基)二 -2,1-亚乙烯基]双-1H-苯并咪唑。用 傅里叶变换红外光谱、核磁共振氢谱、质谱和元素分析进行了Ⅰ的结构表征; 测定了 Ⅰ在不同溶剂中的线性吸收光谱、单光子荧光(SPEF)光谱和荧光量子产率;采用800nm 的飞秒激光,研究了Ⅰ的双光子吸收(TPA)和双光子荧光(TPEF)性能。结果表明:随着溶剂 极性 的增大,Ⅰ的线性吸收波长变化很小,SPEF发射波长红移,荧光量 子产率下降;Ⅰ在四氢呋喃(THF)中的荧光量子产率高达0.93,TPA截 面 为204×10－50 cm⁴·s·photon－1,具有强的蓝绿 色TPF发射。     

双光子吸收染料HMASPS上转换及非线性吸收性能的研究

从实验上研究了一种染料trans 4 [p (N hydroxyethyl N methylamino)styryl] N methylpyridinium p toluenesulfonate(简称HMASPS)双光子抽运的频率上转换及双光子吸收引起的非线性吸收情况。当抽运功率密度超过一定阈值时 ,染料发出超辐射荧光。测量了从 90 0～ 115 0nm抽运波长范围的荧光激射上转换效率和 72 0～ 110 0nm范围的非线性吸收情况。在 92 0nm处具有最大有效双光子吸收截面 44 3× 10 -4 8cm4 s/ photon ,在 10 6 4nm处为2 77× 10 -4 8cm4 s/photon。最高上转换效率 7%位于 990nm ,而在 10 6 4nm为 4 3%。     

宽发射聚芴衍生物的合成及其光谱特性

利用Stille偶联聚合反应,将二溴苯并噻二唑、2,5-二噻吩双三丁基锡、9,9-二辛基2,7-二溴芴进行聚合,得到了一种在可见光区具有宽发射范围的三元共聚物,该聚合物的发射光谱涵盖了整个可见光区,发光峰位于470.7,498.9,654.2nm,具有成为单层聚合物白光材料的潜力。     

可溶性聚对苯乙炔衍生物非线性光学效应研究

以对甲氧基苯酚和溴代烷为原料,经过脱氯化氢反应合成了三种可溶性非对称烷氧基取代聚对苯乙炔 (PPV)衍生物,分别为聚(2 甲氧基 5 丁氧基)对苯乙炔(PMOBOPV)、聚[2 甲氧基 5 (3′ 甲基)丁氧基]对苯乙炔 (PMOMBOPV)和聚(2 甲氧基 5 辛氧基)对苯乙炔(PMOCOPV)。利用后向式简并四波混频(DFWM)研究了它们 的三阶非线性光学性质。结果表明PMOBOPV,PMOMBOPV和PMOCOPV的三阶非线性极化率(χ(3))分别为 3.14×10-10,5.96×10-10和3.71×10-10esu,相应的二阶分子超极化率(γ)分别为4.22×10-28,7.78×10-28和 5.00×10-28esu。分析了分子结构对聚对苯乙炔衍生物非线性光学性质的影响。采用分光光度计对三种材料的 光学禁带宽度(Eg)进行了测量,线性拟合的结果表明PMOBOPV,PMOMBOPV和PMOCOPV的Eg值分别为 2.08,2.03及2.05eV。     

基于芴和2，4-二氟苯的寡聚物的合成与表征

为了对比不同分子结构的芴类寡聚物在光物理性质上的差异，将9，9-二（十二烷基）-芴（F1）和2，4-二氟苯硼酸通过Suzuki偶联反应合成并表征了一系列寡聚物：2．（2，4-二氟苯）-9，9-二（十二烷基）-芴（FF1）、2，7-二（2，4-二氟苯）-9，9-二（十二烷基）-芴（FF2）、二-（2-（2，4-二氟苯基）．9，9-二（十二烷基）-芴）-7-（2，4-二氟苯）-9，9-二（十二烷基）-芴（FF3）以及1-溴-3，5-二（2-（2，4-二氟苯）9，9-二（十二烷基）．芴）-苯（FF4）。依照F1，FF1，FF2和FF3的次序，由π-π跃迁导致的最大紫外吸收依次红移，而寡聚物FF4的最大紫外吸收相对于寡聚物FF3要蓝移，其薄膜的最大荧光发射相比于寡聚物FF3要红移。这说明分子的线形、支化结构和由此引起的聚集态结构的变化对其光物理性能都有重要影响。密度泛函理论计算和实验结果基本-致。通过光降解实验还发现含氟寡聚物具备较好的光稳定性。     

共轭聚合物PFTQ/多孔硅复合膜的光致发光研究

为了实现硅基光电子集成,在多孔硅衬底上制备有机发光器件是一种很有优势的方法.采用匀胶机涂布法在多孔硅中嵌入了新型共轭有机聚合物聚(9,9-二辛基)-2,7-芴-co-N-(4-(2-苯基喹喔啉)苯)-4,4'-二苯胺(PFTQ),对比研究了多孔硅,PFTQ/多孔硅,PFTQ/硅以及PFTQ在甲苯溶液中的光致发光特性.实验结果表明:PFTQ/多孔硅复合膜光致发光强度是PFTQ/硅的2倍,而且相比在甲苯溶液中的PFTQ和PFTQ/硅,发光峰值有所红移,分析认为这是由于共轭聚合物在固态时有效共轭程度增加所致,并且与多孔硅中的激发载流子转移到聚合物分子上形成复合发光有关.     

钕玻璃非线性双光子吸收

利用锁模钕玻璃激光器的单个微微秒激光脉冲,研究了掺钕激光玻璃中钕离子的非线性双光子吸收。根据实验和理论计算给出了钕离子的双光子吸收截面σ=(6.16±1.1)×10~(-33)厘米~4/瓦,非线性吸收系数γ=(1.65±0.29)×10~(-12)厘米/瓦以及光强与透过率的函数关系曲线。双光子吸收限制了钕玻璃放大器的输出峰值强度。实验确定放大器的极限峰值强度为 I_(最大)=(4.15±0.73)×10~(10)瓦/厘米~2。     

分子束外延AlGaN/GaN异质结场效应晶体管材料

用自组装的氨源分子束外延 (NH3-MBE)系统和射频等离子体辅助分子束外延 (PA-MBE)系统在 C面蓝宝石衬底上外延了优质 Ga N以及 Al Ga N/Ga N二维电子气材料。Ga N膜 (1 .2 μm厚 )室温电子迁移率达3 0 0 cm2 /V· s,背景电子浓度低至 2× 1 0 1 7cm- 3。双晶 X射线衍射 (0 0 0 2 )摇摆曲线半高宽为 6arcmin。 Al Ga N/Ga N二维电子气材料最高的室温和 77K二维电子气电子迁移率分别为 73 0 cm2 /V·s和 1 2 0 0 cm2 /V· s,相应的电子面密度分别是 7.6× 1 0 1 2 cm- 2和 7.1× 1 0 1 2 cm- 2 ;用所外延的 Al Ga N/Ga N二维电子气材料制备出了性能良好的 Al Ga N/Ga N HFET(异质结场效应晶体管 ) ,室温跨导为 5 0 m S/mm(栅长 1 μm) ,截止频率达 1 3 GHz(栅长 0 .5μm)。该器件在 3 0 0°C出现明显的并联电导 ,这可能是材料中的深中心在高温被激活所致     

雪崩光电器件过剩噪声分析

基于光子在雪崩光电器件内吸收位置的差异,提出过剩噪声因子在器件垂直方向的分布模型,并基于TCAD 和Matlab 仿真,验证了模型的有效性。模型考虑了光子在硅雪崩器件内不同吸收位置的过剩噪声因子,结合光子在器件深度方向的吸收比例,计算器件(器件结构由TCAD构造)的平均噪声因子水平:233 @ E=34×105 V/cm 和534 @ E=36×105 V/cm,比单独考虑光子在N中性体区吸收(过剩噪声因子:288 @ E=34×105 V/cm 和1294 @ E=36×105 V/cm)或P中性体区吸收(过剩噪声因子:221 @ E=34×105 V/cm 和379 @E=36×105 V/cm),更能反映器件的真实工作情况。     

背照式InGaN紫外探测器的制备与数值模拟

研究了背照式InGaN p-i-n结构的紫外探测器的制备与数值模拟.通过低压金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法生长p-GaN/i-InGaN/n-GaN外延片,采用标准的Ⅲ-Ⅴ族器件制备工艺,成功制备出p-i-n结构的InGaN紫外探测器.探测器台面半径为30 μm,在-5V偏压下暗电流为-6.47×10 1 2 A,对应的电流密度为2.29×10-7 A/cm2.该探测器响应波段为360～380 nm,在371 nm处达到峰值响应率为0.21 A/W,对应的外量子效率为70％,内量子效率为78.4％.零偏压下,优值因子R0A=5.66×107 Ω·cm2,对应的探测率D* =2.34×1013 cm·Hz1/2·W-1.同时,利用Silvaco TCAD软件进行数值模拟,响应率曲线仿真值与实验值拟合较好.     

掺铝氧化锌陶瓷靶材的制备及其薄膜的光学性能

以Al(NO3)3.9H2O和ZnO粉体为原料,采用常压烧结方法制备了高致密度和高导电性的ZnO:Al(AZO)陶瓷靶材。研究了烧结温度对AZO靶材微观结构、相对密度和电性能的影响。当Al和Zn的摩尔比为3:100,烧结温度为1 400℃时,所制AZO靶材的致密度达96%,电阻率为2.5×10–2.cm。以烧结温度为1400℃的AZO陶瓷靶为靶材并通过直流磁控溅射在玻璃基片上制备出了高度c轴择优取向的AZO薄膜,其可见光透过率为90%,禁带宽度为3.63 eV,电阻率为1.7×10–3.cm。     

Incomplete Energy Transfer in PVK:OPA3008:MEH-PPV Blends

This study investigates the incomplete energy transfer behavior, absorption, and photoluminescence (PL) properties of a white-light-emitting blend film?spin-coated on indium-tin oxide glass. Poly(9-vinylcarbazole) (PVK), poly[(9,9-dioctyl-2,7-bis(2-cyano)vinylenefluorenylene)-alt-co-(2-methoxy-5- (2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylene)] (OPA3008), and poly[2-methoxy-5- (2′-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene] (MEH-PPV) are used as blue, green, and orange emitters, respectively. The spectral overlaps between the emission and absorption of the polymers are analyzed. It is revealed that the PVK:OPA3008, OPA3008:MEH-PPV, and PVK:OPA3008:MEH-PPV blends satisfy the requirements of the Förster energy transfer. PVK not only functions as the matrix of the blends but also absorbs the excitation energy and partially transfers it to OPA3008 and MEH-PPV, which results in the emission of white light. The PL excitation spectra are examined for evaluating the energy absorption and transfer behaviors in the polymeric blend films.     

CSBT-BNT-NT系高介瓷料α_ε系列化的研究

进行了具有高介电常数的 (Ca,Sr,Ba) Ti O3(CSBT) - Ba6 - 3x Nd8+ 2 x Ti1 8O5 4 (BNT) - Nd2 Ti2 O7(NT)系瓷料介电常数温度系数 (αε)系列化的研究 ,采用多相混合控制技术 ,按李赫涅德凯混合法则 ,调整该三元系瓷料αε系列。研制的瓷料介电性能 :εr=90～ 15 0 ;tgδ( 2 0℃ ,1 MHz) ≤ (0 .5～ 5 .0 )× 10 - 4 ;αc( - 2 5～ + 85℃ ) =((0～ - 75 0 )± 6 0 )× 10 - 6℃ - 1 ;ρv( 2 0℃ ,DC 1 0 0 V) ≥ 10 1 2 Ω· cm。     

MBE生长的跨导为186mS/mm的AlGaN/GaN HEMT

用分子束外延 ( MBE)技术研制出了 Al Ga N/Ga N高电子迁移率晶体管 ( HEMT)材料 ,其室温迁移率为 10 35cm2 /V· s、二维电子气浓度为 1.0× 10 13 cm - 2 ;77K迁移率为 2 6 53cm2 /V· s、二维电子气浓度为 9.6× 10 12 cm- 2 。用此材料研制了栅长为 1μm、栅宽为 80μm、源 -漏间距为 4μm的 Al Ga N/Ga N HEMT,其室温最大非本征跨导为 186 m S/mm、最大漏极饱和电流密度为 92 5m A/mm、特征频率为 18.8GH z。另外 ,还研制了具有 2 0个栅指 (总栅宽为 2 0× 80μm =1.6 mm )的大尺寸器件 ,该器件的最大漏极饱和电流为 1.33A。     

Autodiffusion: a novel method for emitter formation in crystalline silicon thin‐film solar cells

The in situ formation of an emitter in monocrystalline silicon thin‐film solar cells by solid‐state diffusion of dopants from the growth substrate during epitaxy is demonstrated. This approach, that we denote autodiffusion, combines the epitaxy and the diffusion into one single process. Layer‐transfer with porous silicon (PSI process) is used to fabricate n‐type silicon thin‐film solar cells. The cells feature a boron emitter on the cell rear side that is formed by autodiffusion. The sheet resistance of this autodiffused emitter is 330 Ω/□. An independently confirmed conversion efficiency of (14·5 ± 0·4)% with a high short circuit current density of (33·3 ± 0·8) mA/cm² is achieved for a 2 × 2 cm² large cell with a thickness of (24 ± 1) µm. Transferred n‐type silicon thin films made from the same run as the cells show effective carrier lifetimes exceeding 13 µs. From these samples a bulk diffusion length L > 111 µm is deduced. Amorphous silicon is used to passivate the rear surface of these samples after the layer‐transfer resulting in a surface recombination velocity lower than 38 cm/s. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

短波红外InGaAs焦平面探测器研究进展

短波红外InGaAs焦平面探测器具有探测率高、均匀性好等优点,在航天遥感、微光夜视、医疗诊断等领域具有广泛应用。近十年来,中国科学院上海技术物理研究所围绕高灵敏度常规波长（0.9～1.7 μm） InGaAs焦平面、延伸波长（1.0～2.5 μm） InGaAs焦平面以及新型多功能InGaAs探测器取得了良好进展。在常规波长InGaAs焦平面方面,从256×1、512×1元等线列向320×256、640×512、4 000×128、1 280×1 024元等多种规格面阵方面发展,室温暗电流密度优于5 nA/cm2,室温峰值探测率优于5×1012 cm·Hz1/2/W。在延伸波长InGaAs探测器方面,发展了高光谱高帧频1 024×256、1 024×512元焦平面,暗电流密度优于10 nA/cm2和峰值探测率优于5×1011 cm·Hz1/2/W@200 K。在新型多功能InGaAs探测器方面,发展了一种可见近红外响应的InGaAs探测器,通过具有阻挡层结构的新型外延材料和片上集成微纳陷光结构,实现0.4～1.7 μm宽谱段响应,研制的320×256、640×512焦平面组件的量子效率达到40%@0.5 m、80%@0.8 m、90%@1.55 m;发展了片上集成亚波长金属光栅的InGaAs偏振探测器,其在0 °、45 °、90 °、135 °的消光比优于20:1。     

All-solution-processed blue small molecular organic light-emitting diodes with multilayer device structure

All-solution-processed multilayer blue small molecular organic light-emitting diodes are fabricated by blade coating method. Fluorescent blue host,1-(7-(9,9′-bianthracen-10-yl)- 9,9-dioctyl-9H-fluoren-2-yl)pyrene, and blue dopant, 4,4′-(1E,1′E)-2,2′-(naphthalene-2,6-diyl)bis(ethene-2,1-diyl)bis(N,N-bis(4-hexylphenyl)aniline), are used to achieve good solubility and pinhole-free thin film by solution process. The multilayer device structure with hole/electron transport layer is achieved by blade coating method without the dissolution problem between layers. The efficiency of the all-solution-processed device is 4.8 cd/A at 1200 cd/m², close to that by thermal deposition in high vacuum chamber. The device performance is optimized with the annealing temperature of TPBi layer at 50 °C.